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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Microfaradômetro. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Tecnologia de medição Este dispositivo relativamente simples foi projetado para avaliar a integridade dos capacitores. A capacitância é medida indiretamente pelo valor da tensão de ondulação, que é inversamente proporcional à capacitância de um capacitor periodicamente recarregado. O autor observou a possibilidade de expandir a faixa de medição. O dispositivo proposto permite medir, com um erro aceitável para fins de rádio amador, a capacitância de capacitores de óxido na faixa de 5 ... 10000 microfarads, instalados diretamente na placa de circuito, em fontes de alimentação, ou seja, sem soldá-los. A faixa operacional de medição de capacitância é dividida em três subfaixas:
O princípio de operação do dispositivo é baseado na medição da tensão de ondulação no capacitor testado Cx, que ocorre quando ele é carregado ciclicamente de uma fonte de energia e descarregado em um resistor. Quanto maior a capacitância desse capacitor, menor será a tensão de ondulação. Por outro lado, à medida que a frequência de recarga diminui, a tensão de ondulação aumenta. Graças a essas dependências, é possível determinar a capacitância de um capacitor em uma faixa bastante ampla de valores de parâmetros. Deve-se notar que um curto-circuito em um capacitor com esta técnica de medição corresponde a uma capacitância infinitamente grande, e uma quebra dentro do capacitor é equivalente a uma capacitância zero (Cx \u0d XNUMX). O diagrama esquemático do dispositivo é mostrado na figura.
Um gerador de pulso retangular é montado no chip DD1. Os resistores trimmer R1-R1 conectados com a chave SA3 definem a frequência de pulso do gerador para 1000,100, 10, 1 Hz, respectivamente. Os pulsos do gerador são alimentados na base do transistor VT5, que atua como uma chave eletrônica no circuito de carga (resistor R9,1 e capacitância Cx do capacitor medido) da fonte de alimentação. Na ausência de um capacitor neste resistor, pulsos de polaridade positiva são emitidos. Como sua resistência é escolhida pequena (1 ohms), é suficiente aplicar uma tensão de alimentação de cerca de 1,5 V ao transistor VTXNUMX. Esses pulsos, após serem retificados pelos diodos VD1, VD2, provocam o desvio da seta do microamperímetro PA1. Na ausência de um capacitor Cx, um resistor variável R6 coloca o ponteiro do microamperímetro na divisão extrema direita, que neste caso corresponde ao valor zero da capacitância Cx (escala reversa). O capacitor C3 elimina o tremor da agulha quando o gerador de pulsos opera a uma frequência de 10 Hz. O resistor R4 limita a corrente do coletor VT1 quando fechado no capacitor medido. Como você sabe, a faixa de tensão de alimentação para os microcircuitos lógicos CMOS da série K561 é bastante ampla - 3 ... 15V, portanto, um conversor de tensão não estabilizado é usado para alimentar o microcircuito DD1. Seu esquema foi emprestado de [1] com pequenas alterações. Este é um multivibrador assimétrico em transistores de diferentes estruturas; seu trabalho é descrito em detalhes em [2]. Este conversor permanece operacional com uma tensão de alimentação muito baixa - até 0,8 V. A carga do multivibrador é o transformador T1. Os pulsos gerados pelo multivibrador induzem uma tensão no enrolamento secundário, que, após retificação e suavização, é utilizada para alimentar o microcircuito. Essa tensão é aproximadamente igual a 4 V, o que é suficiente para o funcionamento normal do aparelho. O microcircuito K561LA7 pode ser substituído por outro, por exemplo, K561LE5, diodos VD1-VD3 - com série de germânio D2, D18. O transistor VT1 (composto) pode ser substituído por outro com uma tensão permitida Uke max ≤ 60 V ou por dois transistores separados (por exemplo, KT315B e KT817A). A substituição dos transistores VT2 e VT3 não é crítica, é possível usar transistores de germânio de baixa potência da estrutura apropriada, por exemplo, MP40-MP42 e MP37, MP38. A fonte de alimentação é uma célula galvânica de 1,5 V (tipo 343). Switch SA1 - por exemplo, PD21-1 ou miniatura semelhante, switch SA2 - qualquer pequeno. A corrente da deflexão total da agulha do microamperímetro é de 50 ... 200 μA. Os capacitores de óxido importados são instalados no projeto como os menores, mas o K50-35 doméstico também pode ser usado. Para o transformador T1, é adequado um anel de ferrite M2000NM com um diâmetro externo de 10-20 mm. O enrolamento primário contém 40 voltas de fio PEL ou PELSHO 0,12, o enrolamento secundário contém 100 voltas do mesmo fio. O dispositivo é montado em um invólucro de dimensões adequadas. Um microamperímetro, interruptor de limite SA1, interruptor de alimentação SA2, resistor variável R6 ("Conjunto 0") e soquetes para conectar os fios de conexão estão instalados no painel frontal. Ao verificar o desempenho do dispositivo, é aconselhável iniciar com um conversor de tensão. Depois de conectar a fonte de alimentação ao dispositivo, a saída do retificador do conversor deve ter uma tensão de cerca de 4 ... 4,5 V. Se a geração não ocorrer, as conclusões de qualquer um dos enrolamentos devem ser trocadas. A corrente total consumida pelo dispositivo de uma célula galvânica não excede 50 mA. O ajuste do dispositivo consiste em definir as frequências correspondentes das subfaixas do gerador e calibrar o microamperímetro. É aconselhável sintonizar o gerador usando um frequencímetro conectando-o ao pino 10 do chip DD1. Os resistores trimmer R1-R3 definem o gerador para frequências de 1000, 100 e 10 Hz. Se você usar a chave SA1 com quatro posições, poderá obter outro limite de medição de capacitância - 0,5 ... 10 μF adicionando outro resistor de ajuste ao gerador para definir a frequência de pulso em 10 kHz. A operação mais demorada é a graduação da escala de microamperímetro. Como os limites de medição de capacitância são múltiplos de 10, uma escala comum é suficiente. O dispositivo é calibrado na primeira subfaixa usando capacitores exemplares, cuja capacitância é selecionada (também é possível conectar dois ou três capacitores em paralelo) usando um medidor de capacitância. Se não houver capacitores de referência suficientemente precisos ou se não houver dispositivo para seleção de capacitância, os capacitores semicondutores de óxido de tântalo da série K53 (K53-1, K53-6A, etc.) podem ser usados para calibração. A capacidade de tais capacitores, segundo o autor, é mais estável ao longo do tempo mesmo para exemplares de muito tempo atrás. Basta digitalizar a escala com os valores 0; 5; 10; 20; trinta; 30; 50, e o primeiro risco - o sinal do infinito (oo). Zero marcará o risco correto (Сх= 100). Com a multiplicidade de frequência correspondente do gerador, a precisão da graduação da escala para as demais subfaixas é bastante satisfatória. A prática de usar o medidor não é diferente do método de trabalhar com dispositivos semelhantes. É necessário verificar capacitores de óxido em dispositivos desenergizados, não é necessário observar a polaridade da conexão. Claro, você pode verificar os capacitores antes de instalar na placa de circuito. É aconselhável moldar capacitores de óxido antigos antes de testar, mantendo-os sob uma tensão de polarização de vários volts. Como na prática é necessário verificar a capacitância dos capacitores de óxido diretamente nas placas de circuito impresso envernizadas, é desejável fazer sondas com pontas de aço pontiagudas. Lápis de pinça produzidos pela indústria nacional são adequados para isso. Em vez de uma caneta, é utilizado um pedaço de fio de aço com diâmetro de até 2 mm, que é inserido no autolápis em todo o comprimento com uma tolerância de 10 mm. Literatura
Autor: A. Safosin, Mytishchi, região de Moscou
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